4.3 高压断路器

高压断路器(QF)是高压供配电线路中具有保护功能的开关装置,当高压供配电的负载线路中出现短路故障时,高压断路器会自行断开,对整个高压供配电线路进行保护,防止短路造成线路中其他设备的故障。

4.3.1 型号含义和分类

高压断路器是一种工作在高压环境的设备,各种高压变配电站中都设有断路器,由于工作电压不同,其结构和型号也不同。我国对额定高压的等级划分有一定的系列标准,如3kV、6kV、10kV、35kV、60kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV等,工作在不同电压等级中的断路器的结构也有很大的不同。

1.型号含义

高压断路器产品型号含义如图4-7所示。

图4-7 高压断路器产品型号含义

产品字母代号:S—“少”油断路器,D—“多”油断路器,VS系列—户内高压真空断路器,ZN系列—户内高压真空断路器。

安装场所字母代号:N—户内,W—户外。

设计序列顺序号:通常用1、2、3…表示。

2.主要参数

(1)使用环境。

断路器在变配电系统中作为主开关,在电动机供电系统中以及电容器泄放回路中,也是作为开关使用的,工作电压和负荷电流是主要参数。

(2)额定电压的选择。

额定电压的选择应考虑留有一定的裕量,如在6.6kV的变配电系统中使用,应选7.2kV的断路器;如在10kV系统中使用,应选12kV的额定值。

(3)额定电流的选择。

在一般设备中使用的断路器,其连续工作的电流应在额定电流值的80%以下,如在电容泄放电路中使用应在额定电流值的60%以下。

(4)切断容量。

断路器的切断容量表示断路器的切断能力,它与工作电压和切断电流有关,其单位是MV·A,1 MVA=1000kV·A。切断容量×额定电压(V)×额定切断电流(kA)。

(5)实际断路器相关参数例。

工作环境6.6kV的断路器,其额定电压为7.2kV,额定切断电流为8kA,切断容量=

如果断路器的负载较重,额定切断电流的值比较高,在上述工作条件下,如果额定切断电流为12.5kA,则切断容量=×12.5(kA)=160 MV·A。

高压断路器不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负载电流,当系统发生故障时通过断路器和保护装置的配合,可自动切断过载电流或短路电流,其内部具有相当完善的灭弧装置和足够的断路能力。由于在高电压或大电流的条件下开关电路在接点处会产生电弧,电弧的高热量易引发火灾,因此断路器中必须设置灭弧装置。高压断路器根据其内部灭弧介质的不同又可分为三种结构形式。

(1)油断路器:以绝缘油为灭弧介质的断路器,其中有多油断路器和少油断路器。

(2)空气断路器:以压缩空气为灭弧介质的断路器。

(3)真空断路器:灭弧装置设置在高度真空筒(箱)中,真空断路器的整体结构。

4.3.2 油断路器

图4-8所示是一种手动操作油断路器(油罐型)的外形结构,它将开关触片设置于钢制油罐中,通过带绝缘子的端子引出,当触点闭合时,触点所产生的电弧能对油进行热分解,从而产生油流或油气流可起到灭弧效果。所谓油断路器就是以绝缘油作为媒介在其中完成电路切断的装置。该断路器安装在配电盘的操作面板上,用手握住手柄或通过操作箱可进行开关操作。

图4-8 油罐型断路器的外形结构

4.3.3 真空断路器

真空断路器(Vacuum Circuit Breaker,VCB)是一种主断路器(CB),其触点都处在真空中,具有灭弧功能,它是当变配电设备中发生故障时切断供电电源的装置。CB型断路器是将断路器与保护继电器组合为一体的设备,真空断路器的外形如图4-9所示。

图4-9 真空断路器的外形

真空断路器的控制电路如图4-10所示,该电路控制主接点的可动电极。

图4-10 真空断路器的控制电路

(1)接通操作。

按下接通键,电源(PN)为接触器X供电,X-a接通,合闸线圈得电,线圈中的衔铁被吸入(下移),通过杠杆推动绝缘操作杆,使真空筒中的可动电极上移,并与固定电极接通,断路器接通。

(2)断开操作。

按下断开键,断闸线圈得电,断闸线圈吸动其内部的衔铁,驱动杆随之动作,通过杠杆机构,使绝缘操作杆下移,并将真空筒中的可动电极拉下,使其断路。